特開 2024-85387 互いに異なるサイズのマイクロレンズを含むイメージセンサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024085387

(43)【公開日】2024-06-26

(54)【発明の名称】互いに異なるサイズのマイクロレンズを含むイメージセンサ

(51)【国際特許分類】

   H04N 25/704 20230101AFI20240619BHJP

   H04N 25/702 20230101ALI20240619BHJP

   H04N 25/11 20230101ALI20240619BHJP

【ＦＩ】

H04N25/704

H04N25/702

H04N25/11

【審査請求】未請求

【請求項の数】16

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023197820

(22)【出願日】2023-11-22

(31)【優先権主張番号】10-2022-0174344

(32)【優先日】2022-12-14

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(71)【出願人】

【識別番号】310024033

【氏名又は名称】エスケーハイニックス株式会社

【氏名又は名称原語表記】ＳＫ ｈｙｎｉｘ Ｉｎｃ．

【住所又は居所原語表記】２０９１， Ｇｙｅｏｎｇｃｈｕｎｇ－ｄａｅｒｏ，Ｂｕｂａｌ－ｅｕｂ，Ｉｃｈｅｏｎ－ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ－ｄｏ，Ｋｏｒｅａ

(74)【代理人】

【識別番号】110000796

【氏名又は名称】弁理士法人三枝国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】シン ミン ソク

(72)【発明者】

【氏名】パク ソン ヒ

【テーマコード（参考）】

5C024

【Ｆターム（参考）】

5C024CY17

5C024EX12

5C024EX43

5C024EX52

5C024GX03

5C024GY31

(57)【要約】

【課題】イメージセンサが撮影するイメージの品質を向上させる。
【解決手段】本開示の実施例によるピクセルアレイ１２２は、第１色に対応するカラーフィルタをそれぞれ含む２以上のピクセルＰＸに対応する第１ピクセルグループＰＧ１、および第１色と区別される第２色に対応するカラーフィルタをそれぞれ含む２以上のピクセルＰＸに対応する第２ピクセルグループＰＧ２を含み、第１ピクセルグループＰＧ１に対応するピクセルのうち第１ピクセル２０１、および第２ピクセルグループＰＧ２に対応するピクセルのうち第２ピクセル２０２は、互いに隣接して配置され、第１サイズのマイクロレンズＭＬ１を共有することができる。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１色に対応するカラーフィルタをそれぞれ含む２以上のピクセルに対応する第１ピクセルグループと、
前記第１色と区別される第２色に対応するカラーフィルタをそれぞれ含む２以上のピクセルに対応する第２ピクセルグループと、を含み、
前記第１ピクセルグループに対応するピクセルのうち第１ピクセル、および前記第２ピクセルグループに対応するピクセルのうち第２ピクセルは、互いに隣接して配置され、第１サイズのマイクロレンズを共有することを特徴とするピクセルアレイ。

【請求項2】

前記第１サイズのマイクロレンズは、
前記第１ピクセルに含まれた前記カラーフィルタおよび前記第２ピクセルに含まれた前記カラーフィルタをカバーするように配置されることを特徴とする請求項１に記載のピクセルアレイ。

【請求項3】

前記第１ピクセルグループに対応するピクセルのうち第３ピクセルは、
前記第３ピクセルに含まれた前記カラーフィルタをカバーするように配置される第２サイズのマイクロレンズを含むことを特徴とする請求項１に記載のピクセルアレイ。

【請求項4】

前記第２サイズは、
前記第１サイズよりも小さいことを特徴とする請求項３に記載のピクセルアレイ。

【請求項5】

前記第１ピクセルグループは、
３ｘ３に配列された９個のピクセルを含むことを特徴とする請求項１に記載のピクセルアレイ。

【請求項6】

前記第２ピクセルグループは、前記第１ピクセルグループに対して第１方向に位置し、
前記第２色に対応するカラーフィルタをそれぞれ含む２以上のピクセルに対応し、前記第１ピクセルグループに対して前記第１方向の反対方向である第２方向に位置する第３ピクセルグループをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のピクセルアレイ。

【請求項7】

前記第１ピクセルグループに対応するピクセルのうち第４ピクセル、および前記第３ピクセルグループに対応するピクセルのうち第５ピクセルは、
互いに隣接して配置され、
前記第１サイズのマイクロレンズを共有することを特徴とする請求項６に記載のピクセルアレイ。

【請求項8】

前記第２ピクセルグループは、前記第１ピクセルグループに対して第１方向に位置し、
前記第１ピクセルグループに対して前記第１方向に垂直な第３方向に位置する第４ピクセルグループと、
前記第４ピクセルグループに対して前記第１方向に位置する第５ピクセルグループと、をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のピクセルアレイ。

【請求項9】

前記第４ピクセルグループに含まれる第６ピクセル、および前記第５ピクセルグループに含まれる第７ピクセルは、
前記第１ピクセルおよび前記第２ピクセルと共に２ｘ２に配列され、
前記第１ピクセルおよび前記第２ピクセルと共に前記第１サイズのマイクロレンズを共有することを特徴とする請求項８に記載のピクセルアレイ。

【請求項10】

位相検出ピクセルおよびイメージ検出ピクセルをそれぞれ含むピクセルグループを含み、
前記ピクセルグループのうち第１色に対応するピクセルグループに含まれた第１位相検出ピクセルと第１イメージ検出ピクセルは、それぞれ前記第１色のカラーフィルタを含み、
前記第１位相検出ピクセルそれぞれは、前記第１色と区別される第２色に対応するピクセルグループに含まれ、前記第１位相検出ピクセルそれぞれと互いに隣接する第２位相検出ピクセルと共に第１サイズのマイクロレンズを共有するイメージセンサと、
前記第１色に対応するピクセルグループに含まれた前記第１位相検出ピクセルから取得された位相差データに基づいてＡＦ（ａｕｔｏ ｆｏｃｕｓ）を制御するイメージプロセッサと、を含むことを特徴とする電子装置。

【請求項11】

前記イメージプロセッサは、
前記第１位相検出ピクセルのうち１つのピクセルグループに含まれた位相検出ピクセルから取得された前記位相差データを利用してＡＦを制御することを特徴とする請求項１０に記載の電子装置。

【請求項12】

前記イメージプロセッサは、
前記第１位相検出ピクセルのうちそれぞれ前記第１色に対応し、互いに異なるピクセルグループに含まれた位相検出ピクセルから取得された前記位相差データを利用してＡＦを制御することを特徴とする請求項１０に記載の電子装置。

【請求項13】

前記位相差データは、前記第１色と関連する位相差データであり、
前記イメージプロセッサは、
前記第２色に対応するピクセルグループに含まれた前記第２位相検出ピクセルから前記第２色と関連する位相差データを取得し、
前記第１色と関連する位相差データおよび前記第２色と関連する位相差データに基づいてＡＦを制御することを特徴とする請求項１０に記載の電子装置。

【請求項14】

前記第１サイズのマイクロレンズは、
前記ピクセルグループに含まれた位相検出ピクセルのうちで、互いに異なるピクセルグループに含まれ、互いに隣接する２個以上の位相検出ピクセルをカバーするように配置されることを特徴とする請求項１０に記載の電子装置。

【請求項15】

前記イメージプロセッサは、
前記位相検出ピクセルおよび前記イメージ検出ピクセルから受信されたピクセルデータに基づいてイメージデータを取得することを特徴とする請求項１０に記載の電子装置。

【請求項16】

前記イメージプロセッサは、
前記イメージセンサから、前記位相検出ピクセルを介して取得された第１タイプのピクセルデータおよび前記イメージ検出ピクセルを介して取得された第２タイプのピクセルデータを受信し、
前記第１タイプのピクセルデータに基づいて前記位相差データを取得し、
前記第１タイプのピクセルデータおよび前記第２タイプのピクセルデータに基づいて前記イメージデータを取得することを特徴とする請求項１５に記載の電子装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、互いに異なるサイズのマイクロレンズを含むイメージセンサを利用してＰＤＡＦ（ｐｈａｓｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｕｔｏ ｆｏｃｕｓ）を実行する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

ＡＦ（ａｕｔｏ ｆｏｃｕｓ）とは、イメージ撮影時に焦点を調節する機能であって、コントラストＡＦ（ｃｏｎｔｒａｓｔ ＡＦ）方式と位相差検出ＡＦ（ｐｈａｓｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ＡＦ、以下ＰＤＡＦ）方式を含む。コントラストＡＦ方式は、レンズを移動させながら撮影されるイメージの中で鮮明度が最も高くなるレンズの位置を探す方式であり、ＰＤＡＦ方式は、レンズを通過する入射光を分離して取得されるそれぞれのデータ、例えば左データと右データとの間の位相差を利用してレンズの位置を決める方式である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

ＰＤＡＦ方式を採用した電子装置は、１ｘ２配列を有する２個のＰＤ（ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）が１個のマイクロレンズの下に配置される形態のＰＤＡＦパターンを有するイメージセンサを含む。このとき、前記ＰＤＡＦパターンは、前記１個のマイクロレンズを共有する２個のピクセル（以下、位相検出ピクセル）がホワイトまたはグリーンなど互いに同じ色に対応するカラーフィルタを含むように構成される。前記電子装置は、前記位相検出ピクセルで生成されたピクセルデータを利用してＡＦを制御する。

【0004】

ただし、イメージセンサが上記のようなＰＤＡＦパターンを有するようになると、位相検出ピクセルを含まない場合に比べて、撮影されるイメージの品質が低下する。例えば、一般モード（または、フルモード（ｆｕｌｌ ｍｏｄｅ））において、電子装置は、前記位相検出ピクセルの位置に対応するピクセルデータを欠陥（ｄｅｆｅｃｔ）として処理したイメージを取得する。したがって、位相検出ピクセルを含まない場合に比べて、欠陥が増加したイメージが撮影される。他の例を挙げると、ビニングモード（ｂｉｎｎｉｎｇ ｍｏｄｅ）（または、サムモード（ｓｕｍ ｍｏｄｅ））において、電子装置は、位相検出ピクセルを除いた残りのピクセル（以下、イメージ検出ピクセル）に対応するピクセルデータのみを合算してイメージを取得する。したがって、位相検出ピクセルを含まない場合に比べて、感度が減少したイメージが撮影される。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の実施例によるピクセルアレイは、第１色に対応するカラーフィルタをそれぞれ含む２以上のピクセルに対応する第１ピクセルグループと、前記第１色と区別される第２色に対応するカラーフィルタをそれぞれ含む２以上のピクセルに対応する第２ピクセルグループと、を含み、前記第１ピクセルグループに対応するピクセルのうち第１ピクセル、および前記第２ピクセルグループに対応するピクセルのうち第２ピクセルは、互いに隣接して配置され、第１サイズのマイクロレンズを共有することができる。

【0006】

本開示の実施例による電子装置は、位相検出ピクセルおよびイメージ検出ピクセルをそれぞれ含むピクセルグループを含み、前記ピクセルグループのうち第１色に対応するピクセルグループに含まれた第１位相検出ピクセルと第１イメージ検出ピクセルは、それぞれ前記第１色のカラーフィルタを含み、前記第１位相検出ピクセルそれぞれは、前記第１色と区別される第２色に対応するピクセルグループに含まれ、前記第１位相検出ピクセルそれぞれと互いに隣接する第２位相検出ピクセルと共に第１サイズのマイクロレンズを共有するイメージセンサと、前記第１色に対応するピクセルグループに含まれた前記第１位相検出ピクセルから取得された位相差データに基づいてＡＦ（ａｕｔｏ ｆｏｃｕｓ）を制御するイメージプロセッサと、を含むことができる。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、電子装置は、ＰＤＡＦパターンを有するイメージセンサを利用してＡＦを制御しながらも、品質が向上したイメージを撮影することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の実施例による電子装置の構成を概略的に説明するための図である。

【図2】本発明の実施例によるピクセルアレイの構成を概略的に説明するための図である。

【図3】本発明の実施例によって１ｘ２に配列されたピクセルがマイクロレンズを共有するピクセルアレイの例を説明するための図である。

【図4】本発明の実施例によって１ｘ２に配列されたピクセルがマイクロレンズを共有するピクセルアレイの他の例を説明するための図である。

【図5】本発明の実施例によって１ｘ２に配列されたピクセルおよび２ｘ１に配列されたピクセルがマイクロレンズを共有するピクセルアレイの例を説明するための図である。

【図6】本発明の実施例によって２ｘ２に配列されたピクセルがマイクロレンズを共有するピクセルアレイの例を説明するための図である。

【図7】本発明の実施例によって２ｘ２に配列されたピクセルがマイクロレンズを共有するピクセルアレイの他の例を説明するための図である。

【図8】本発明の実施例によって２ｘ２に配列されたピクセルがマイクロレンズを共有するピクセルアレイのさらに他の例を説明するための図である。

【図9】本発明の実施例によって各ピクセルグループが４ｘ４個のピクセルを含む場合、２ｘ２に配列されたピクセルがマイクロレンズを共有する例を説明するための図である。

【図10】本発明の実施例によって各ピクセルグループが４ｘ４個のピクセルを含む場合、２ｘ２に配列されたピクセルがマイクロレンズを共有する他の例を説明するための図である。

【図11】本発明の実施例によって各ピクセルグループが４ｘ４個のピクセルを含む場合、２ｘ２に配列されたピクセルがマイクロレンズを共有するさらに他の例を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本明細書または出願に開示されている本発明の概念による実施例についての特定の構造上および機能上の説明は、単に本発明の概念による実施例を説明する目的で例示されたものであり、本発明の概念による実施例は様々な形態で実施することができ、本明細書または出願に説明される実施例に限定されるものと解釈されてはならない。

【0010】

以下では、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が本発明の技術的思想を容易に実施できるほど詳細に説明するために、本発明の実施例を添付の図面を参照して説明する。

【0011】

図１は、本発明の実施例による電子装置の構成を概略的に説明するための図である。

【0012】

図１を参照すると、電子装置１００は、レンズ１１０、レンズドライバ１１２、イメージセンサ１２０、およびイメージプロセッサ１３０を含むことができる。電子装置１００は、スマートフォン、カメラ、タブレットなどのように、外部のオブジェクト１に対するイメージを撮影するように構成された装置であり得る。または、電子装置１００は、前記装置に含まれる一つの部品、例えばカメラモジュールであることもできる。

【0013】

レンズ１１０は、電子装置１００の外部から受信される入射光を収集できる。例えば、レンズ１１０は、オブジェクト１から放出または反射される光を収集して、イメージセンサ１２０に集中させることができる。レンズ１１０は、単一レンズで構成されても、複数のレンズで構成されてもよい。

【0014】

レンズドライバ１１２は、イメージプロセッサ１３０の制御によってレンズ１１０の位置を調節することができる。例えば、レンズドライバ１１２は、レンズ１１０の位置を制御することによって、オブジェクト１に対する焦点を変化させることができ、これによってＡＦ機能を実行することができる。

【0015】

イメージセンサ１２０は、ピクセルアレイ１２２、ロードライバ１２４、および読み出し回路１２６を含むことができる。

【0016】

ピクセルアレイ１２２は、オブジェクト１からレンズ１１０を介して入射される光を電気的信号に変換することができる。ピクセルアレイ１２２は、ロー（ｒｏｗ）方向とカラム（ｃｏｌｕｍｎ）方向に配列された複数のピクセルを含むことができる。ピクセルアレイ１２２の具体的な構造については、図２～図１１を参照して後述する。

【0017】

ロードライバ１２４は、ピクセルアレイ１２２に含まれた複数のローのうちから少なくとも１つのローを選択することができる。イメージセンサ１２０は、ロードライバ１２４の制御によって、ピクセルアレイ１２２に含まれた複数のピクセルのうち特定のローに含まれたピクセルを読み出すことができる。

【0018】

読み出し回路１２６は、ピクセルアレイ１２２に含まれた複数のピクセルのうちからロードライバ１２４によって選択されたピクセルを読み出すことができる。読み出し回路１２６は、ＡＤＣ（ａｎａｌｏｇ－ｄｉｇｉｔａｌ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）を含み、ＡＤＣは、前記複数のピクセルから取得されたアナログ信号をデジタル信号に変換することができる。読み出し回路１２６は、ピクセルアレイ１２２に含まれたピクセルを読み出し、読み出しデータをデジタル変換して取得されたピクセルデータをイメージプロセッサ１３０に提供することができる。

【0019】

イメージプロセッサ１３０は、イメージセンサ１２０からピクセルデータを受信することができる。イメージプロセッサ１３０は、前記ピクセルデータを含むイメージデータを取得することができる。イメージプロセッサ１３０は、イメージセンサ１２０を介して撮影されたイメージデータを外部（例えば、ＡＰ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ディスプレイ、メモリ）に出力することができる。

【0020】

イメージプロセッサ１３０は、イメージセンサ１２０から受信されたピクセルデータを利用してＡＦ機能を実行することもできる。例えば、イメージプロセッサ１３０は、ピクセルアレイ１２２に含まれたピクセルのうち位相検出ピクセル（ｐｈａｓｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｐｉｘｅｌ）を介して取得された位相差データ（ｐｈａｓｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｄａｔａ）を利用してＡＦを制御することができる。イメージセンサ１２０は、位相検出ピクセルを読み出して取得したピクセルデータをイメージプロセッサ１３０に提供することができ、イメージプロセッサ１３０は、該当ピクセルデータを加工して位相差データを取得することができる。

【0021】

イメージプロセッサ１３０は、前記位相差データを利用して、オブジェクト１に焦点が合うようにレンズ１１０を移動させることができる。例えば、イメージプロセッサ１３０は、前記位相差データを利用して、オブジェクト１に焦点を合わせるためのオブジェクト１とレンズ１１０との間の距離を算出することができ、これに基づいて、オブジェクト１に焦点が設定され得るレンズ１１０の位置を決定することができる。イメージプロセッサ１３０は、前記決定された位置にレンズ１１０を移動させるために、レンズドライバ１１２を制御することができる。

【0022】

以下では、電子装置１００が本開示によってＰＤＡＦ（ｐｈａｓｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｕｔｏ ｆｏｃｕｓ）を実行するためにピクセルアレイ１２２が有するＰＤＡＦパターン、およびイメージプロセッサ１３０が前記ピクセルアレイ１２２を介してＡＦを制御し、イメージデータを取得する方法について説明する。

【0023】

図２は、本発明の実施例によるピクセルアレイの構成を概略的に説明するための図である。

【0024】

図２を参照すると、ピクセルアレイ１２２は、複数のピクセルＰＸを含むことができる。図２において、ｘ方向はロー方向、ｙ方向はカラム方向と理解できる。オブジェクト１から受信される入射光は、－ｚ方向にピクセルアレイ１２２に入射されることができる。図２に示されるピクセルＰＸは、ピクセルアレイ１２２に含まれたピクセルの一部のみが示されていると理解できる。

【0025】

ピクセルアレイ１２２は、それぞれ２以上のピクセルＰＸに対応するピクセルグループＰＧ１、ＰＧ２を含むことができる。第１ピクセルグループＰＧ１および第２ピクセルグループＰＧ２は、それぞれ２以上のピクセルＰＸに対応することができる。例えば、第１ピクセルグループＰＧ１および第２ピクセルグループＰＧ２は、それぞれ２ｘ２に配列された４個のピクセルＰＸを含むことができる。ただし、図２では、第１ピクセルグループＰＧ１および第２ピクセルグループＰＧ２がそれぞれ２ｘ２に配列された４個のピクセルＰＸを含むものとして示されたが、これは一つの例示であって、本開示の権利範囲を限定しない。例えば、第１ピクセルグループＰＧ１および第２ピクセルグループＰＧ２は、それぞれ３ｘ３に配列された９個のピクセルを含むか、４ｘ４に配列された１６個のピクセルを含んでもよい。

【0026】

ピクセルアレイ１２２の構成をｚ軸に沿って区分すると、ピクセルアレイ１２２は、光電変換素子ＰＤを含む光電変換領域アレイ２１０、光電変換領域アレイ２１０の上段に配置されるカラーフィルタＣＦ１、ＣＦ２を含むカラーフィルタアレイ２２０、および第１サイズのマイクロレンズＭＬ１および第２サイズのマイクロレンズＭＬ２を含むマイクロレンズアレイ２３０を含むことができる。

【0027】

光電変換領域アレイ２１０は、複数の光電変換素子ＰＤを含むことができる。光電変換素子ＰＤは、フォトダイオード（ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）、フォトトランジスタ（ｐｈｏｔｏ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、フォトゲート（ｐｈｏｔｏ ｇａｔｅ）、ピンフォトダイオード（ｐｉｎｎｅｅｄ ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ；ＰＰＤ）、またはこれらの組み合わせで構成されることができる。以下では、例示的に光電変換素子ＰＤがフォトダイオードであると仮定して説明する。

【0028】

光電変換素子ＰＤは、任意のピクセルＰＸにそれぞれ含まれるように配置されることができる。光電変換素子ＰＤは、マイクロレンズアレイ２３０およびカラーフィルタアレイ２２０を通過した入射光に対応する光電荷を生成することができる。図１の読み出し回路１２６は、光電変換素子ＰＤを読み出してピクセルデータを取得することができる。例えば、読み出し回路１２６は、光電変換素子ＰＤのそれぞれを読み出すか、１つのピクセルグループＰＧ１またはＰＧ２に含まれるピクセルＰＸのうちの少なくとも一部を加えて（ｓｕｍ）読み出すことができる。

【0029】

１つのピクセルグループに含まれる光電変換素子ＰＤは、ＦＤ（ｆｌｏａｔｉｎｇ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ）を共有することができる。例えば、第１ピクセルグループＰＧ１に含まれる４個の光電変換素子ＰＤは、１個のＦＤと連結されることができる。イメージセンサ１２０は、光電変換素子ＰＤに蓄積された電荷をＦＤに移動させることができ、ＦＤに移動された電荷量に対応するアナログ信号を取得することができる。一般モードにおいて、イメージセンサ１２０は、それぞれの光電変換素子ＰＤごとに蓄積された電荷をＦＤに移動させて、それぞれの光電変換素子ＰＤに対応するピクセルデータを取得することができる。ビニングモードにおいて、イメージセンサ１２０は、２以上の光電変換素子ＰＤに蓄積された電荷をＦＤに共に移動させて、ピクセルグループＰＧ１、ＰＧ２ごとに対応するピクセルデータを取得することができる。

【0030】

カラーフィルタアレイ２２０は、入射光を波長に応じて選択的に通過させるカラーフィルタＣＦ１、ＣＦ２を含むことができる。例えば、第１色に対応するカラーフィルタＣＦ１は、入射光の中から第１色の光を通過させ、残りの色の光は通過させないことができる。第１色に対応するカラーフィルタＣＦ１は、第１色のカラーフィルタＣＦ１と呼ぶこともできる。

【0031】

カラーフィルタアレイ２２０は、ピクセルグループＰＧ１、ＰＧ２ごとに異なる色に対応するカラーフィルタＣＦ１、ＣＦ２を含むことができる。１つのピクセルグループＰＧ１またはＰＧ２は、同じ色に対応するカラーフィルタＣＦ１、ＣＦ２を含むことができる。例えば、第１ピクセルグループＰＧ１は、第１色に対応するカラーフィルタＣＦ１を含み、第２ピクセルグループＰＧ２は、第２色に対応するカラーフィルタＣＦ２を含むことができる。本開示において、第１色に対応するカラーフィルタＣＦ１を含む第１ピクセルグループＰＧ１は、第１色に対応する第１ピクセルグループＰＧ１と呼ぶこともできる。

【0032】

カラーフィルタＣＦ１、ＣＦ２は、各ピクセルＰＸごとに個別に製作されても、各ピクセルグループＰＧ１、ＰＧ２ごとに製作されてもよい。例えば、第１ピクセルグループＰＧ１は、ピクセルＰＸの数に対応する４個のカラーフィルタＣＦ１を含んでも、４個のピクセルＰＸをカバー可能なサイズの１個のカラーフィルタＣＦ１を含んでもよい。以下では、説明の便宜上、各ピクセルＰＸごとに１つのカラーフィルタＣＦ１またはＣＦ２を含むことを前提に説明する。

【0033】

カラーフィルタアレイ２２０に含まれたカラーフィルタＣＦ１、ＣＦ２は、様々な色パターンを有することができる。例えば、第１色のカラーフィルタＣＦ１はＲ（ｒｅｄ）色に対応し、第２色のカラーフィルタＣＦ２はＧ（ｇｒｅｅｎ）色に対応できる。他の例を挙げると、第１色のカラーフィルタＣＦ１はＧ色に対応し、第２色のカラーフィルタＣＦ２はＢ（ｂｌｕｅ）色に対応できる。本開示では、カラーフィルタアレイ２２０の色パターンがＲＧＧＢパターンであることを前提に説明しているが、これは一つの例示であって、本開示の権利範囲を限定しない。例えば、カラーフィルタアレイ２２０の色パターンは、ＣＭＹパターンまたはＲＧＢＷパターンであってもよい。

【0034】

マイクロレンズアレイ２３０は、第１サイズのマイクロレンズＭＬ１と第２サイズのマイクロレンズＭＬ２を含むことができる。マイクロレンズアレイ２３０は、イメージセンサ１２０に入射する入射光の経路を調節することができる。マイクロレンズＭＬ１、ＭＬ２は、ピクセルアレイ１２２に入射する入射光をそれぞれ対応するカラーフィルタＣＦ１、ＣＦ２および光電変換素子ＰＤに集光することができる。

【0035】

第１ピクセルグループＰＧ１に対応するピクセルのうち第１ピクセル２０１、および第２ピクセルグループＰＧ２に対応するピクセルのうち第２ピクセル２０２は、互いに隣接して配置され、第１サイズのマイクロレンズＭＬ１を共有することができる。１つのマイクロレンズを２以上のピクセルが共有するということは、ロー方向および／またはカラム方向に隣接するピクセルＰＸが１つのマイクロレンズの一部をそれぞれ含むことを意味することができる。例えば、第１ピクセル２０１と第２ピクセル２０２は、第１サイズのマイクロレンズＭＬ１の一部をそれぞれ含むことができる。

【0036】

また、第１ピクセルグループＰＧ１に対応するピクセルのうち第１ピクセル２０１を除いたピクセルＰＸ（例えば、第３ピクセル２０３）、および第２ピクセルグループＰＧ２に対応するピクセルのうち第２ピクセル２０２を除いたピクセルＰＸは、第２サイズのマイクロレンズＭＬ２を含むことができる。

【0037】

第１サイズのマイクロレンズＭＬ１は、第１ピクセル２０１に含まれたカラーフィルタＣＦ１と第２ピクセル２０２に含まれたカラーフィルタＣＦ２をカバーするように配置されることができる。第２サイズのマイクロレンズＭＬ２は、第３ピクセル２０３に含まれたカラーフィルタＣＦ１をカバーするように配置されることができる。前記第２サイズのマイクロレンズＭＬ２は、前記第１サイズのマイクロレンズＭＬ１よりも小さくてもよい。例えば、ｚ軸方向からピクセルアレイ１２２を見ると仮定すると、第１サイズのマイクロレンズＭＬ１の面積は、第２サイズのマイクロレンズＭＬ２に比べて約２倍であり得る。ただし、図２では、第１サイズのマイクロレンズＭＬ１が２個のピクセルＰＸをカバーするとして示されたが、第１サイズのマイクロレンズＭＬ１は、４個のピクセルＰＸをカバーするように構成されてもよい。第１サイズのマイクロレンズＭＬ１が４個のピクセルＰＸをカバーするように構成される実施例については、図６以下を参照して後述する。

【0038】

本開示において、第１サイズのマイクロレンズＭＬ１を共有するピクセル（例えば、第１ピクセル２０１、第２ピクセル２０２）は、位相検出ピクセル（ｐｈａｓｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｐｉｘｅｌ）と呼ぶことができ、位相検出ピクセル以外のピクセル（例えば、第３ピクセル２０３）は、イメージ検出ピクセル（ｉｍａｇｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｐｉｘｅｌ）と呼ぶことができる。したがって、第１ピクセル２０１と第２ピクセル２０２が第１サイズのマイクロレンズＭＬ１を共有するということは、第１色のカラーフィルタＣＦ１を含む第１位相検出ピクセルおよび第２色のカラーフィルタＣＦ２を含む第２位相検出ピクセルが、第１サイズのマイクロレンズＭＬ１を共有すると呼ぶこともできる。

【0039】

本開示によれば、電子装置１００は、図２に示された構造を有するピクセルアレイ１２２を利用してＡＦを制御することができ、イメージデータを取得することができる。イメージプロセッサ１３０は、イメージセンサ１２０から受信されたピクセルデータを利用してＰＤＡＦを実行することができ、従来に比べて品質の向上したイメージデータを取得することもできる。

【0040】

イメージプロセッサ１３０は、位相検出ピクセル（例えば、第１ピクセル２０１、第２ピクセル２０２）から取得された位相差データに基づいてＡＦを制御することができる。例えば、イメージセンサ１２０は、位相検出ピクセルを読み出して第１タイプのピクセルデータを取得することができ、第１タイプのピクセルデータをイメージプロセッサ１３０に提供することができる。イメージプロセッサ１３０は、イメージセンサ１２０から第１タイプのピクセルデータを受信することができ、第１タイプのピクセルデータに基づいて位相差データを取得することができる。本開示において、第１タイプのピクセルデータとは、位相検出ピクセルから生成されたピクセルデータを表すことができる。

【0041】

イメージプロセッサ１３０がＡＦを制御する動作についてより詳細に説明すると、以下の通りである。イメージプロセッサ１３０は、位相検出ピクセルのうち第１サイズのマイクロレンズＭＬ１を基準に、第１側（例えば、左側）に位置するピクセル（例えば、第１ピクセル２０１）から生成されるピクセルデータを演算して、オブジェクト１に対する第１位相データを生成することができる。同様に、イメージプロセッサ１３０は、位相検出ピクセルのうち第１サイズのマイクロレンズＭＬ１を基準に、第２側（例えば、右側）に位置するピクセル（例えば、第２ピクセル２０２）から生成されるピクセルデータを演算して、オブジェクト１に対する第２位相データを生成することができる。このとき、レンズ１１０とオブジェクト１との間の距離が正焦点位置（ｉｎ－ｆｏｃｕｓ ｐｏｓｉｔｉｏｎ）でない場合には、前記第１位相データと前記第２位相データとの間に位相差（ｐｈａｓｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）が発生し得る。したがって、イメージプロセッサ１３０は、前記第１位相データと前記第２位相データとの間の位相差が減少する方向にレンズ１１０を移動させることができる。

【0042】

ただし、本開示によれば、１つ（ｓｉｎｇｌｅ）の第１サイズのマイクロレンズＭＬ１を共有する２以上のピクセルは、互いに異なる色のカラーフィルタを含むことができる。例えば、第１ピクセル２０１と第２ピクセル２０２に含まれたカラーフィルタは、それぞれ第１色と第２色に対応することができる。本開示では、互いに異なる色に対応する位相検出ピクセルが１つの第１サイズのマイクロレンズＭＬ１を共有するように配列されることによって、ピクセルアレイ１２２上に位相検出ピクセルが均一（ｕｎｉｆｏｒｍ）に配置されたイメージセンサ１２０を製作することができる。

【0043】

したがって、イメージプロセッサ１３０は、位相検出ピクセルのうちから同じ色のカラーフィルタを含む位相検出ピクセルを介して取得されたピクセルデータを利用してＡＦを制御することができる。例えば、イメージプロセッサ１３０は、第１色のカラーフィルタＣＦ１を含む第１位相検出ピクセル（例えば、第１ピクセル２０１）から取得された、第１色と関連する位相差データを利用してＡＦを制御することができる。また、イメージプロセッサ１３０は、第２色のカラーフィルタＣＦ２を含む第２位相検出ピクセル（例えば、第２ピクセル２０２）から取得された、第２色と関連する位相差データを利用してＡＦを制御することができる。イメージプロセッサ１３０がＡＦを制御するために利用する位相検出ピクセルについては、図３でより詳細に後述する。

【0044】

イメージプロセッサ１３０は、位相検出ピクセル（例えば、第１ピクセル２０１、第２ピクセル２０２）およびイメージ検出ピクセル（例えば、第３ピクセル２０３）から受信されたピクセルデータに基づいてイメージデータを取得することができる。例えば、イメージセンサ１２０は、位相検出ピクセルを読み出して第１タイプのピクセルデータを取得することができ、イメージ検出ピクセルを読み出して第２タイプのピクセルデータを取得することができる。イメージセンサ１２０は、第１タイプのピクセルデータおよび第２タイプのピクセルデータをイメージプロセッサ１３０に提供することができる。イメージプロセッサ１３０は、第１タイプのピクセルデータおよび第２タイプのピクセルデータを共に利用してイメージデータを取得することができる。例えば、イメージプロセッサ１３０は、第１タイプのピクセルデータおよび第２タイプのピクセルデータを含むイメージデータを生成することができる。本開示において、第２タイプのピクセルデータとは、イメージ検出ピクセルから生成されたピクセルデータを表すことができる。

【0045】

本開示によれば、第２タイプのピクセルデータだけでなく、第１タイプのピクセルデータを共に利用してイメージデータを取得するので、従来に比べてイメージデータの品質が向上することができる。例えば、従来のＰＤＡＦパターンは、１つのマイクロレンズを共有する位相検出ピクセルが同じ色（例えば、Ｗ（ｗｈｉｔｅ））のカラーフィルタを含むように構成された。この場合、位相検出ピクセル同士が同じ色のカラーフィルタを含むことになると、撮影されるイメージの品質が低下する。例えば、一般モード（または、フルモード（ｆｕｌｌ ｍｏｄｅ））において、電子装置は、前記位相検出ピクセルの位置に対応するピクセルデータを欠陥（ｄｅｆｅｃｔ）として処理したイメージを取得した。また、ビニングモード（ｂｉｎｎｉｎｇ ｍｏｄｅ）（または、サムモード（ｓｕｍ ｍｏｄｅ））において、電子装置は、位相検出ピクセルを除いた残りのピクセル、すなわちイメージ検出ピクセルに対応するピクセルデータのみを合算（例えば、７ ｓｕｍデータ、８ ｓｕｍデータ）して、イメージを取得した。

【0046】

しかしながら、従来のＰＤＡＦパターンと本開示によるＰＤＡＦパターンを比較すると、本開示では、位相検出ピクセルも特定色に対応するカラーフィルタ（例えば、ＣＦ１、ＣＦ２）をそれぞれ含むことができる。例えば、第１サイズのマイクロレンズＭＬ１は、位相検出ピクセルのうち互いに異なるピクセルグループに含まれ、互いに隣接する２個以上の位相検出ピクセル（例えば、第１ピクセルグループＰＧ１に含まれる第１ピクセル２０１と第２ピクセルグループＰＧ２に含まれる第２ピクセル２０２）をカバーするように配置されることができる。したがって、イメージプロセッサ１３０は、位相検出ピクセルから取得されたピクセルデータ（または、第１タイプのピクセルデータ）もイメージデータ生成に利用できる。

【0047】

したがって、一般モードにおいて、位相検出ピクセルのピクセルデータを欠陥として処理したものと比較すると、電子装置１００は、欠陥が減少したイメージデータを取得することができる。また、ビニングモードにおいて、イメージ検出ピクセルのピクセルデータのみを利用してイメージデータを取得したものと比較すると、電子装置１００は、イメージ検出ピクセルから生成されたピクセルデータと位相検出ピクセルから生成されたピクセルデータを共に含む（例えば、９ ｓｕｍデータ）イメージデータを取得することができる。したがって、本開示によれば、ＰＤＡＦパターンを有するイメージセンサ１２０を利用してＡＦを制御しながらも、従来に比べて品質が向上したイメージを撮影することができる。

【0048】

図３～図１１では、本開示によるイメージセンサ１２０が有するＰＤＡＦパターンの様々な実施例および該当ＰＤＡＦパターンを利用してＡＦを制御し、イメージデータを取得する方法について羅列する。図３～図１１では、ピクセルアレイ１２２を＋ｚ方向から見た様子のうち、ピクセルＰＸおよび第１サイズのマイクロレンズＭＬ１を示し、第２サイズのマイクロレンズＭＬ２の図示は省略されていると理解できる。

【0049】

図３は、本発明の実施例によって１ｘ２に配列されたピクセルがマイクロレンズを共有するピクセルアレイの例を説明するための図である。図３の第１ピクセルグループ３１０は図２の第１ピクセルグループＰＧ１、図３の第２ピクセルグループ３２０は図２の第２ピクセルグループＰＧ２、図３の第１ピクセル３１１は図２の第１ピクセル２０１、図３の第２ピクセル３２２は図２の第２ピクセル２０２、図３の第３ピクセル３１３は図２の第３ピクセル２０３、図３の第１サイズのマイクロレンズ３０１、３０３、３０５は図２の第１サイズのマイクロレンズＭＬ１にそれぞれに対応することができる。

【0050】

図３を参照すると、ピクセルアレイ１２２は、それぞれ３ｘ３に配列された９個のピクセルに対応するピクセルグループを含むことができる。例えば、第１ピクセルグループ３１０は、Ｂ色に対応するカラーフィルタをそれぞれ含む９個のピクセルを含むことができ、第２ピクセルグループ３２０は、Ｇ色に対応するカラーフィルタをそれぞれ含む９個のピクセルを含むことができる。

【0051】

第１ピクセルグループ３１０に対応するピクセルのうち第１ピクセル３１１および第２ピクセルグループ３２０に対応するピクセルのうち第２ピクセル３２２は、互いに隣接するピクセルであることができる。例えば、第１ピクセル３１１と第２ピクセル３２２は、ロー方向に互いに隣接する２個のピクセルであることができる。

【0052】

第１ピクセル３１１および第２ピクセル３２２は、第１サイズのマイクロレンズ３０１を共有することができる。例えば、第１ピクセル３１１は、第１サイズのマイクロレンズ３０１の一部を含み、第２ピクセル３２２も第１サイズのマイクロレンズ３０１の他の一部を含むことができる。第１サイズのマイクロレンズ３０１を共有する第１ピクセル３１１と第２ピクセル３２２は、位相検出ピクセルと呼ぶことができる。第１ピクセル３１１と第２ピクセル３２２以外にも、図３で第１サイズのマイクロレンズを共有するピクセルは、位相検出ピクセルと呼ぶことができる。

【0053】

図３では図示を省略しているが、第１ピクセルグループ３１０に含まれたピクセルのうち第３ピクセル３１３は、第２サイズのマイクロレンズ（例えば、図２のＭＬ２）を含むことができる。図３に示されたピクセルのうち第１サイズのマイクロレンズを共有するものと示されていないピクセルは、第２サイズのマイクロレンズを含むものとして理解できる。第２サイズのマイクロレンズを含むピクセル（例えば、第３ピクセル３１３）は、イメージ検出ピクセルと呼ぶことができる。

【0054】

図３において、第２ピクセルグループ３２０が第１ピクセルグループ３１０の第１方向（例えば、右側、＋ｘ方向）に位置するとすると、ピクセルアレイ１２２は、Ｇ色に対応するカラーフィルタを含む９個のピクセルに対応し、第１ピクセルグループ３１０に対して第１方向の反対方向である第２方向（例えば、左側、－ｘ方向）に位置する第３ピクセルグループ３３０をさらに含むことができる。

【0055】

第１ピクセルグループ３１０に対応するピクセルのうち第４ピクセル３１４および第３ピクセルグループ３３０に対応するピクセルのうち第５ピクセル３３５は、互いに隣接して配置され、第１サイズのマイクロレンズ３０３を共有することができる。

【0056】

本開示によるイメージプロセッサ１３０は、イメージ検出ピクセルだけでなく、位相検出ピクセルを共に利用してイメージデータを取得することができる。図２で説明されたように、従来のＰＤＡＦパターンによれば、位相検出ピクセルのピクセルデータはイメージデータに含まれにくかったが、本開示のイメージプロセッサ１３０は、位相検出ピクセルのピクセルデータを含むイメージデータを取得することができる。

【0057】

一般モード（または、フルモード）において、イメージセンサ１２０は、ピクセルアレイ１２２に含まれたそれぞれのピクセルを読み出して取得されたピクセルデータをイメージプロセッサ１３０に提供することができる。例えば、イメージセンサ１２０は、第１ピクセルグループ３１０に含まれた９個のピクセルをそれぞれ読み出すことができ、それぞれのピクセルに対応するピクセルデータをイメージプロセッサ１３０に提供することができる。イメージプロセッサ１３０は、イメージセンサ１２０から受信したピクセルデータのうち第１ピクセル３１１のピクセルデータであるＬデータと第４ピクセル３１４のピクセルデータであるＲデータに基づいてＡＦを制御することができる。また、イメージプロセッサ１３０は、９個のピクセルにそれぞれ対応するピクセルデータをすべて含むイメージデータを取得することができる。ただし、位相検出ピクセルの場合、マイクロレンズの形状がイメージ検出ピクセルと異なることから感度が変わり得るので、イメージプロセッサ１３０は、予め記憶された補正値を利用して位相検出ピクセルのピクセルデータを補正することができる。イメージプロセッサ１３０は、イメージ検出ピクセルのピクセルデータ、および位相検出ピクセルのピクセルデータを補正したデータに基づいてイメージデータを取得することができる。

【0058】

第１ビニングモードにおいて、イメージセンサ１２０は、一般モードに比べてピクセルアレイ１２２を読み出す回数を減少させることができる。例えば、イメージセンサ１２０は、第１ピクセルグループ３１０をリセット（ｒｅｓｅｔ）した後にｒｅｓｅｔデータを読み出し、第１ピクセル３１１に生成された電荷に対応するＬデータを読み出し、Ｌデータに第４ピクセル３１４に生成された電荷を追加したＬ＋Ｒデータを読み出し、残りの７個のピクセルに生成された電荷を追加した９ ｓｕｍデータを読み出すことができる。イメージセンサ１２０は、ｒｅｓｅｔデータ、Ｌデータ、Ｌ＋Ｒデータ、および９ ｓｕｍデータをイメージプロセッサ１３０に提供することができる。イメージプロセッサ１３０は、（Ｌデータ）－（ｒｅｓｅｔデータ）、（Ｌ＋Ｒデータ）－（Ｌデータ）－（ｒｅｓｅｔデータ）を利用してＡＦを制御することができ、（９ ｓｕｍデータ）－（ｒｅｓｅｔデータ）を利用してイメージデータを取得することができる。このとき、ｒｅｓｅｔデータを引く動作は、ＣＤＳ（ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ ｄｏｕｂｌｅ ｓａｍｐｌｉｎｇ）であって、イメージセンサ１２０の読み出し回路１２６で実行されるか、イメージプロセッサ１３０で実行されることができる。

【0059】

第２ビニングモードにおいて、イメージセンサ１２０は、第１ビニングモードに比べてピクセルアレイ１２２を読み出す回数をさらに減少させ、フレームレート（ｆｒａｍｅ ｒａｔｅ）を高めることもできる。イメージセンサ１２０は、ピクセルアレイ１２２のローごとにＬデータまたはＲデータのうちのいずれか１つを読み出すことができる。例えば、イメージセンサ１２０は、第１ローのピクセルグループからｒｅｓｅｔデータ、Ｌデータ、および９ ｓｕｍデータを読み出し、第２ローのピクセルグループからｒｅｓｅｔデータ、Ｒデータ、および９ ｓｕｍデータを読み出すことができる。この場合、イメージプロセッサ１３０は、（Ｌデータ）－（ｒｅｓｅｔデータ）、および（Ｒデータ）－（ｒｅｓｅｔデータ）を利用してＡＦを制御することができ、（９ ｓｕｍデータ）－（ｒｅｓｅｔデータ）を利用してイメージデータを取得することができる。

【0060】

本開示によるイメージプロセッサ１３０は、同じ色（例えば、Ｒ、Ｇ、またはＢ）に対応する位相検出ピクセルから取得された位相差データに基づいてＡＦを制御することができる。前記位相差データは、イメージプロセッサ１３０がＬデータとＲデータに基づいて算出した位相差を表すことができる。イメージプロセッサ１３０は、１つのピクセルグループに含まれた位相検出ピクセルから取得された位相差データを利用してＡＦを制御するか、同じ色に対応するが、互いに異なるピクセルグループに含まれた位相検出ピクセルから取得された位相差データを利用してＡＦを制御することができる。

【0061】

一般モードまたは第１ビニングモードにおいて、イメージプロセッサ１３０は、いずれか１つのピクセルグループに含まれた２以上の位相検出ピクセルを利用してＡＦを制御することができる。例えば、イメージプロセッサ１３０は、第１ピクセル３１１と第２ピクセル３２２に基づいてＡＦを制御するのではなく、第１ピクセル３１１と第４ピクセル３１４に基づいてＡＦを制御することができる。第１ピクセル３１１と第１サイズのマイクロレンズ３０１を共有するピクセルは第２ピクセル３２２であるが、第１ピクセル３１１に含まれたカラーフィルタと第２ピクセル３２２に含まれたカラーフィルタは、互いに異なる色に対応して、位相差を算出しにくいことがある。したがって、イメージプロセッサ１３０が第１ピクセル３１１と第２ピクセル３２２を利用してＡＦを制御するのは難しいことがある。したがって、イメージプロセッサ１３０は、第１ピクセル３１１のＬデータと第２ピクセル３２２のＲデータとの間の位相差ではなく、第１ピクセル３１１のＬデータと第４ピクセル３１４のＲデータとの間の位相差を利用してＡＦを制御することができる。イメージプロセッサ１３０は、第１色に対応する第１ピクセルグループ３１０に含まれたピクセルのうちで、第１サイズのマイクロレンズ３０１を基準に左側に配置された第１ピクセル３１１のピクセルデータであるＬデータ、および第１サイズのマイクロレンズ３０３を基準に右側に配置された第４ピクセル３１４のピクセルデータであるＲデータを利用してＡＦを制御することができる。

【0062】

第２ビニングモードにおいて、イメージプロセッサ１３０は、同じ色に対応するが、互いに異なるピクセルグループに含まれた位相検出ピクセルを利用してＡＦを制御することもできる。第２ビニングモードにおいては、ローに応じてＬデータまたはＲデータのうちのいずれか１つのみを読み出すことができるので、イメージプロセッサ１３０は、互いに異なるピクセルグループに含まれた位相検出ピクセルを利用してＡＦを制御することができる。例えば、第２ピクセルグループ３２０と第４ピクセルグループ３４０はＧ色にそれぞれ対応するが、互いに異なるピクセルグループであり得る。イメージプロセッサ１３０は、第２ピクセルグループ３２０に含まれた第２ピクセル３２２、および第４ピクセルグループ３４０に含まれた第６ピクセル３４６を利用してＡＦを制御することができる。イメージプロセッサ１３０は、第１サイズのマイクロレンズ３０５を基準に左側に配置された第６ピクセル３４６のピクセルデータであるＬデータ、および第１サイズのマイクロレンズ３０１を基準に右側に配置された第２ピクセル３２２のピクセルデータであるＲデータを利用してＡＦを制御することができる。

【0063】

すなわち、イメージプロセッサ１３０は、位相検出ピクセルが１つのマイクロレンズを共有するか否か、または位相検出ピクセルが１つのピクセルグループに含まれるか否かに関わらず、同じ色のカラーフィルタを含む位相検出ピクセルを利用してＡＦを制御することができる。また、イメージプロセッサ１３０は、第１色のカラーフィルタを含む位相検出ピクセルから取得した位相差データ（第１色と関連する位相差データ）、および第２色のカラーフィルタを含む位相検出ピクセルから取得した位相差データ（第２色と関連する位相差データ）を共に利用してＡＦを制御することもできる。

【0064】

図４は、本発明の実施例によって１ｘ２に配列されたピクセルがマイクロレンズを共有するピクセルアレイの他の例を説明するための図である。

【0065】

図４と図３を比較すると、第１サイズのマイクロレンズが配列された位置以外は、図３と共通であり得る。したがって、図４では、図３との相違点を主に説明し、図３と共通する構成については簡単に説明するか、説明を省略することができる。

【0066】

図３および図４において、第１ピクセルグループ３１０および第１サイズのマイクロレンズ３０１，３０３が配列された位置を比較すると、図３では、第１サイズのマイクロレンズ３０１，３０３が互いに同じロー（例えば、３個のローのうち２番目のロー）に配列されたが、図４では、第１サイズのマイクロレンズ３０１，３０３が互いに異なるロー（例えば、３個のローのうち３番目のローと１番目のロー）に配列されることができる。すなわち、図３では、第１ピクセルグループ３１０に含まれた位相検出ピクセルが同じローに含まれたが、図４では、第１ピクセルグループ３１０に含まれた位相検出ピクセルが互いに異なるローに含まれることができる。

【0067】

ピクセルアレイ１２２に第１サイズのマイクロレンズが図３のように配列される場合だけでなく、図４のように配列される場合にも、ピクセルアレイ１２２には、位相検出ピクセルが均一に配置されることができる。

【0068】

また、図４の場合には、第１ピクセルグループ３１０内で位相検出ピクセルが互いに異なるローに位置するので、イメージプロセッサ１３０は、より安定したイメージデータを取得することができる。例えば、図４の場合、図３とは異なり、第１ピクセルグループ３１０の１番目のローと３番目のローにイメージ検出ピクセルが２個ずつ位置することができる。したがって、１つのピクセルグループ内で特定のローにイメージ検出ピクセルが１個だけ位置する場合、該当イメージ検出ピクセルに欠陥が発生すると、撮影されるイメージの品質が低下することになるが、図４のように、１つのピクセルグループ内で１つのロー当たりイメージ検出ピクセルが２個以上位置する場合には、イメージ検出ピクセルに欠陥が発生しても、撮影されるイメージの品質が低下するレベルが比較的に減少することができる。

【0069】

図５は、本発明の実施例によって１ｘ２に配列されたピクセルおよび２ｘ１に配列されたピクセルがマイクロレンズを共有するピクセルアレイの例を説明するための図である。図５の第１ピクセルグループ５１０は図２の第１ピクセルグループＰＧ１、図５の第２ピクセルグループ５２０は図２の第２ピクセルグループＰＧ２、および図５の第１サイズのマイクロレンズ５０１、５０３は図２の第１サイズのマイクロレンズＭＬ１にそれぞれ対応することができる。

【0070】

図５を図３と比較すると、第１サイズのマイクロレンズが追加されたこと以外は、図３と共通することができる。したがって、図５では、図３との相違点を主に説明し、図３と共通する構成については簡単に説明するか、説明を省略することができる。

【0071】

図５のピクセルアレイ１２２を図３と比較すると、ピクセルアレイ１２２は、ロー方向に隣接する２個のピクセルが共有する第１サイズのマイクロレンズ５０１以外に、カラム方向に隣接する２個のピクセルが共有する第１サイズのマイクロレンズ５０３をさらに含むことができる。例えば、第１ピクセルグループ５１０に含まれた９個のピクセルのうち２番目のロー３番目のカラムに位置するピクセル、および第２ピクセルグループ５２０に含まれた９個のピクセルのうち２番目のロー１番目のカラムに位置するピクセルは、左右に隣接し、第１サイズのマイクロレンズ５０１を共有することができる。また、第１ピクセルグループ５１０に含まれた９個のピクセルのうち３番目のロー２番目のカラムに位置するピクセル、および第３ピクセルグループ５３０に含まれた９個のピクセルのうち１番目のロー２番目のカラムに位置するピクセルは、上下に隣接し、第１サイズのマイクロレンズ５０３を共有することができる。

【0072】

ピクセルアレイ１２２が図５に示されたＰＤＡＦパターンを有する場合、図３や図４のＰＤＡＦパターンに比べて、電子装置１００のＰＤＡＦ制御性能が向上することができる。イメージプロセッサ１３０は、ロー方向に隣接する位相検出ピクセルを利用して左右方向の位相差を検出することができ、カラム方向に隣接する位相検出ピクセルを利用して上下方向の位相差を検出することができる。したがって、左右方向または上下方向のうちのいずれか１つの方向の位相差を利用してＡＦを制御する場合に比べ、左右方向および上下方向の位相差を共に利用してＡＦを制御すると、ＡＦ性能が向上することができる。

【0073】

第１ビニングモードにおいて、イメージセンサ１２０は、第１ピクセルグループ５１０からｒｅｓｅｔデータ、Ｌデータ、Ｌ＋Ｒデータ、Ｌ＋Ｒ＋Ｔデータ、Ｌ＋Ｒ＋Ｔ＋Ｂデータ、および９ ｓｕｍデータを取得することができ、これをイメージプロセッサ１３０に提供することができる。イメージプロセッサ１３０は、（Ｌデータ）－（ｒｅｓｅｔデータ）、（Ｌ＋Ｒデータ）－（Ｌデータ）－（ｒｅｓｅｔデータ）、（Ｌ＋Ｒ＋Ｔデータ）－（Ｌ＋Ｒデータ）－（ｒｅｓｅｔデータ）、および （Ｌ＋Ｒ＋Ｔ＋Ｂデータ）－（Ｌ＋Ｒ＋Ｔ データ）－（ｒｅｓｅｔデータ）を利用してＡＦを制御することができ、（９ ｓｕｍデータ）－（ｒｅｓｅｔデータ）を利用してイメージデータを取得することができる。

【0074】

第２ビニングモードにおいて、イメージセンサ１２０は、ピクセルアレイ１２２のローごとにＬデータ、Ｒデータ、Ｔデータ、またはＢデータのうちのいずれか１つを読み出すことができる。例えば、イメージセンサ１２０は、第１ローのピクセルグループ（例えば、第１ピクセルグループ５１０、第２ピクセルグループ５２０）からｒｅｓｅｔデータ、Ｌデータ、および９ ｓｕｍデータを読み出し、第２ローのピクセルグループ（例えば、第３ピクセルグループ５３０）からｒｅｓｅｔデータ、Ｒデータ、および９ ｓｕｍデータを読み出し、第３ローのピクセルグループからｒｅｓｅｔデータ、Ｔデータ、および９ ｓｕｍデータを読み出し、第４ローのピクセルグループからｒｅｓｅｔデータ、Ｂデータ、および９ ｓｕｍデータを読み出すことができる。この場合、イメージプロセッサ１３０は、（Ｌデータ）－（ｒｅｓｅｔデータ）、（Ｒデータ）－（ｒｅｓｅｔデータ）、（Ｔデータ）－（ｒｅｓｅｔデータ）、および（Ｂデータ）－（ｒｅｓｅｔデータ）を利用してＡＦを制御することができ、（９ ｓｕｍデータ）－（ｒｅｓｅｔデータ）を利用してイメージデータを取得することができる。

【0075】

本開示において、特定のローのピクセルとは、ピクセルを基準に何番目のローに含まれるかを表すことができる。また、本開示において、特定のローのピクセルグループとは、ピクセルグループを基準に何番目のローに含まれるかを表すことができる。例えば、図５において、第１ローのピクセルグループは、第１ローのピクセル、第２ローのピクセル、および第３ローのピクセルを含むことができる。

【0076】

図６は、本発明の実施例によって２ｘ２に配列されたピクセルがマイクロレンズを共有するピクセルアレイの例を説明するための図である。図６のピクセルグループ６１０、６２０、６３０、６４０は、図２のピクセルグループＰＧ１、ＰＧ２に対応し、図６の第１サイズのマイクロレンズ６０１は、図２の第１サイズのマイクロレンズＭＬ１に対応することができる。

【0077】

図６を図３と比較すると、２個の位相検出ピクセルが第１サイズのマイクロレンズ３０１を共有する代わりに、４個の位相検出ピクセルが第１サイズのマイクロレンズ６０１を共有することができる。図６でも同様に、図３との相違点を主に説明し、図３と共通する構成については簡単に説明したり、説明を省略することができる。

【0078】

図６を参照すると、ピクセルアレイ１２２は、第１ピクセルグループ６１０、第１ピクセルグループ６１０の＋ｘ方向に位置する第２ピクセルグループ６２０、第１ピクセルグループ６１０の＋ｙ方向に位置する第３ピクセルグループ６３０、および第３ピクセルグループ６３０の＋ｘ方向に位置する第４ピクセルグループ６４０を含むことができる。また、第１ピクセルグループ６１０の３番目のロー３番目のカラムに位置するピクセル、第２ピクセルグループ６２０の３番目のロー１番目のカラムに位置するピクセル、第３ピクセルグループ６３０の１番目のロー３番目のカラムに位置するピクセル、および第４ピクセルグループ６４０の１番目のロー１番目のカラムに位置するピクセルは、互いに２ｘ２に配列されたピクセルであり、前記４個のピクセルは、第１サイズのマイクロレンズ６０１を共有することができる。すなわち、ピクセルアレイ１２２は、２ｘ２に配列された４個の位相検出ピクセルが共有する第１サイズのマイクロレンズ６０１を含むことができる。

【0079】

ピクセルアレイ１２２が図６に示されたＰＤＡＦパターンを有する場合にも、図３や図４のＰＤＡＦパターンに比べて電子装置１００のＰＤＡＦ制御性能が向上することができる。イメージプロセッサ１３０は、位相検出ピクセルから取得されるピクセルデータを利用して、左右方向の位相差、上下方向の位相差、および斜線方向の位相差をすべて検出することができる。したがって、イメージプロセッサ１３０は、左右方向、上下方向、および斜線方向の位相差を共に利用してＡＦを制御することができる。

【0080】

第１ビニングモードにおいて、イメージセンサ１２０は、第１ピクセルグループ６１０からｒｅｓｅｔデータ、ＬＴデータ、ＬＴ＋ＬＢデータ、ＬＴ＋ＬＢ＋ＲＴデータ、ＬＴ＋ＬＢ＋ＲＴ＋ＲＢデータ、および９ ｓｕｍデータを取得することができ、これをイメージプロセッサ１３０に提供することができる。イメージプロセッサ１３０は、イメージセンサ１２０から受信したデータに基づいてＬＴデータ、ＬＢデータ、ＲＴデータ、およびＲＢデータを算出することができ、これを利用してＡＦを制御することができる。また、イメージプロセッサ１３０は、（９ ｓｕｍデータ）－（ｒｅｓｅｔデータ）を利用してイメージデータを取得することができる。

【0081】

第２ビニングモードにおいて、イメージセンサ１２０は、ピクセルアレイ１２２のローごとに読み出す位相検出ピクセルの組み合わせを異ならせることができる。例えば、イメージセンサ１２０は、第１ローのピクセルグループからｒｅｓｅｔデータ、ＬＴ＋ＬＢデータ、および９ ｓｕｍデータを読み出し、第２のローのピクセルグループからｒｅｓｅｔデータ、ＲＴ＋ＲＢデータ、および９ ｓｕｍデータを読み出し、第３ローのピクセルグループからｒｅｓｅｔデータ、ＬＴ＋ＲＴデータ、および９ ｓｕｍデータを読み出し、第４ローのピクセルグループからｒｅｓｅｔデータ、ＬＢ＋ＲＢデータ、および９ ｓｕｍデータを読み出すことができる。この場合、イメージプロセッサ１３０は、ＬＴ＋ＬＢデータ、ＲＴ＋ＲＢデータ、ＬＴ+ＲＴデータ、およびＬＢ+ＲＢデータを利用してＡＦを制御することができ、（９ ｓｕｍデータ）－（ｒｅｓｅｔデータ）を利用して、イメージデータを取得することができる。

【0082】

図７は、本発明の実施例によって２ｘ２に配列されたピクセルがマイクロレンズを共有するピクセルアレイの他の例を説明するための図である。

【0083】

図７と図６を比較すると、第１サイズのマイクロレンズの一部が除外されたこと以外は、図６と共通することができる。したがって、図７では、図６との相違点を主に説明し、図６と共通する構成については簡単に説明するか、説明を省略することができる。

【0084】

図６および図７を参照すると、ピクセルアレイ１２２は、４個のピクセルグループがあう頂点ごとに配置された第１サイズのマイクロレンズを含むこともでき、前記頂点の一部にのみ配置された第１サイズのマイクロレンズを含むこともできる。例えば、図６のＰＤＡＦパターンでは、各ピクセルグループの頂点ごとに第１サイズのマイクロレンズが配置されることができ、図７のＰＤＡＦパターンでは、各ピクセルグループの頂点４個のうち２個にのみ第１サイズのマイクロレンズが配置されることができる。図７によれば、ピクセルアレイ１２２に含まれたピクセルグループには、それぞれ位相検出ピクセルが２個ずつ含まれることができる。図７のピクセルアレイ１２２に含まれた第１サイズのマイクロレンズの数は、図６に比べて約１／２倍であることができる。また、図７のピクセルアレイ１２２に含まれた位相検出ピクセルの数は、図６に比べて約１／２倍であることができる。

【0085】

図８は、本発明の実施例によって２ｘ２に配列されたピクセルがマイクロレンズを共有するピクセルアレイのさらに他の例を説明するための図である。

【0086】

図８では、ピクセルアレイ１２２に含まれる第１サイズのマイクロレンズが配列され得るさらに他の例を示す。ピクセルアレイ１２２は、ピクセルグループの頂点の一部に対応するように配置された第１サイズのマイクロレンズを含むことができる。例えば、ピクセルアレイ１２２は、参照番号８１０や参照番号８２０のように、各ピクセルグループの頂点４個のうち１個にのみ配置された第１サイズのマイクロレンズを含むことができる。参照番号８１０および参照番号８２０によれば、ピクセルアレイ１２２に含まれたピクセルグループには、それぞれ位相検出ピクセルが１個ずつ含まれることができる。

【0087】

図６～図８に示されたＰＤＡＦパターン以外にも、第１サイズのマイクロレンズがピクセルグループの頂点領域のうちの少なくとも一部に配置される様々な実施例が可能である。

【0088】

図９は、本発明の実施例によって各ピクセルグループが４x４個のピクセルを含む場合、２x２に配列されたピクセルがマイクロレンズを共有する例を説明するための図である。図９と関連して、図３～図８と共通する構成については説明を省略するか、簡単に説明することができる。

【0089】

図９を参照すると、ピクセルアレイ１２２に含まれたそれぞれのピクセルグループは、４ｘ４に配列された１６個のピクセルを含むことができる。

【0090】

第１ビニングモードにおいて、イメージセンサ１２０は、特定のピクセルグループからｒｅｓｅｔデータ、ＬＴデータ、ＬＴ＋ＬＢデータ、ＬＴ＋ＬＢ+ＲＴデータ、ＬＴ＋ＬＢ+ＲＴ＋ＲＢデータ、および１６ ｓｕｍデータを取得することができ、これをイメージプロセッサ１３０に提供することができる。イメージプロセッサ１３０は、イメージセンサ１２０から受信したデータに基づいてＬＴデータ、ＬＢデータ、ＲＴデータ、およびＲＢデータを算出することができ、これを利用してＡＦを制御することができる。また、イメージプロセッサ１３０は、（１６ ｓｕｍデータ）－（ｒｅｓｅｔデータ）を利用してイメージデータを取得することができる。

【0091】

第２ビニングモードにおいて、イメージセンサ１２０は、ピクセルアレイ１２２のローごとに読み出す位相検出ピクセルの組み合わせを異ならせることができる。例えば、イメージセンサ１２０は、第１ローのピクセルグループからｒｅｓｅｔデータ、ＬＴ＋ＬＢデータ、および１６ ｓｕｍデータを読み出し、第２ローのピクセルグループからｒｅｓｅｔデータ、ＲＴ＋ＲＢデータ、および１６ ｓｕｍデータを読み出し、第３ローのピクセルグループからｒｅｓｅｔデータ、ＬＴ＋ＲＴデータ、および１６ ｓｕｍデータを読み出し、第４ローのピクセルグループからｒｅｓｅｔデータ、ＬＢ＋ＲＢデータ、および１６ ｓｕｍデータを読み出すことができる。この場合、イメージプロセッサ１３０は、ＬＴ＋ＬＢデータ、ＲＴ＋ＲＢデータ、ＬＴ+ＲＴデータ、およびＬＢ＋ＲＢデータを利用してＡＦを制御することができ、（１６ ｓｕｍデータ）－（ｒｅｓｅｔデータ）を利用してイメージデータを取得することができる。

【0092】

図１０は、本発明の実施例によって各ピクセルグループが４x４個のピクセルを含む場合、２x２に配列されたピクセルがマイクロレンズを共有する他の例を説明するための図である。図１０と関連して、図３～図９と共通する構成については説明を省略したり、簡単に説明することができる。

【0093】

図９および図１０を参照すると、ピクセルアレイ１２２は、４個のピクセルグループがあう頂点ごとに配置された第１サイズのマイクロレンズを含むこともでき、前記頂点の一部にのみ配置された第１サイズのマイクロレンズを含むこともできる。例えば、図９のＰＤＡＦパターンでは、各ピクセルグループの頂点ごとに第１サイズのマイクロレンズが配置されることができ、図１０のＰＤＡＦパターンでは、各ピクセルグループの頂点４個のうち２個にのみ第１サイズのマイクロレンズが配置されることができる。図１０によれば、ピクセルアレイ１２２に含まれたピクセルグループには、それぞれ位相検出ピクセルが２個ずつ含まれることができる。

【0094】

図１１は、本発明の実施例によって各ピクセルグループが４ｘ４個のピクセルを含む場合、２ｘ２に配列されたピクセルがマイクロレンズを共有するさらに他の例を説明するための図である。図１１と関連して、図３～図１０と共通する構成については説明を省略したり、簡単に説明することができる。

【0095】

図１１では、ピクセルアレイ１２２に含まれる第１サイズのマイクロレンズが配列されることができるさらに他の例を示す。ピクセルアレイ１２２は、ピクセルグループの頂点の一部に対応するように配置された第１サイズのマイクロレンズを含むことができる。例えば、ピクセルアレイ１２２は、参照番号１１１０や参照番号１１２０のように、各ピクセルグループの頂点４個のうち１個にのみ配置された第１サイズのマイクロレンズを含むことができる。参照番号１１１０および参照番号１１２０によれば、ピクセルアレイ１２２に含まれたピクセルグループには、それぞれ位相検出ピクセルが１個ずつ含まれることができる。

【0096】

図９～図１１に示されたＰＤＡＦパターン以外にも、第１サイズのマイクロレンズがピクセルグループの頂点領域のうちの少なくとも一部に配置される様々な実施例が可能である。また、本開示による技術的思想は、５ｘ５またはそれ以上のピクセルにそれぞれ対応するピクセルグループが含まれたピクセルアレイ１２２、或いは２ｘ３、２ｘ４など様々な形態に配列されたピクセルにそれぞれ対応するピクセルグループが含まれたピクセルアレイ１２２に対しても適用できる。

【符号の説明】

【0097】

１ オブジェクト
１００ 電子装置
１１０ レンズ
１１２ レンズドライバ
１２０ イメージセンサ
１２２ ピクセルアレイ
１２４ ロードライバ
１２６ 読み出し回路
１３０ イメージプロセッサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】